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哈尔滨工业大学实验报告
HarbinInstituteofTechnology
实验报告
课程名称:光机系统设计
实验名称:基于ZMAX的光机系统设计
班级:0936203
姓名:蔡海蛟
学号:6090120331
哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学实验报告
一.实验目的
(1)熟悉并掌握ZMAX软件的使用
(2)熟悉光学系统设计的步骤及方法
(3)了解牛顿式望远镜和施密特—卡塞格林系统,并对其相差有一定了解
(4)学会用ZMAX设计简单的光学系统,并对系统进行像质分析和系统优化
二.基本原理
(1)实验一、牛顿望远镜
牛顿望远镜是最简单的用来矫正轴上像差的望远镜。牛顿望远镜是由一个简单的抛物
线形镜面组成的,而且除此之外别无它物。抛物线很好地矫正了所有阶的球差,将望远
镜使用在轴上系统,就没有其他的像差。
(2)实验二、带有非球面矫正器的施密特—卡塞格林系统
施密特-卡塞格林望远镜(Schmidt-Cassegrain)属于折反射(Catadioptrics)类别。
施-卡望远镜的设计是以伯恩哈德施密特的施密特摄星仪为基础:使用球面镜做主镜(沿
袭施密特摄星仪的设计)以施密特修正板来改正球面像差承袭卡塞格林的设计,以凸面
镜做次镜,施密特-卡塞格林望远镜(Schmidt-Cassegrain)属于折反射(Catadioptrics)
类别。
在施密特-卡塞格林系统,光通过薄的非球面校正透镜进入镜筒,然后接触球面主镜。
被球面主镜反射的光线折回镜筒开口中部的第二反射镜,然后再次被第二反射镜反射,
光线通过镜筒内部中间的管子聚集在目镜形成图象。
三.系统结构
(1)实验一、牛顿望远镜
图一.牛顿望远镜原理图
哈尔滨工业大学实验报告
利用ZMAX设计牛顿望远镜:
设计一个1000mmF/5的望远镜(及需要一个曲率半径为2000mm的镜面,和一个200mm
的孔径)。移动光标到第一面,即光阑面的曲率半径列,输入-2000.0,负号表示为凹面。
现在在同一个面上输入厚度值-1000,这个负号表示通过镜面折射后,光线将往“后方”
传递。现在在同一面的“Glass”列输入“MIRROR”,选择“System”,“General”,
然后在“通用数据对话框(GeneralDataDialogBox)”中输入一个200的孔径值,并
单击“OK”。ZEMAX使用的缺省值是波长550,视场角0,这是可接受的。现在打开一个
图层窗口,光线显示了从第一面到象平面的轨迹,此时象平面在镜面的左边。这时的光
线并没有达到衍射极限,其原因是还没有输入圆锥常量。
这个高像质的图象所处的位置并不好。由于像处在入射光路的光程中,图象无法接收。
这通常在主镜面后安放一个转折光线用的反射面来调整,反射镜面以45度的角度倾斜,
将像从光轴上往外转出来。为了使用转折面,我们首先必须定下它该安放在哪儿。由于
入射的光束为200mm宽,需要的像平面至少要离开光轴100mm。选择200mm,因此折叠镜
面必须距主反射面有800mm。先从改变第一面的厚度着手,将之改为-800mm。移动光标到
像平面,按Insert在主面与像平面之间插入一个虚构的面。新的面很快会被转换为折叠
面。虚构面的作用只是简单地用来安放折叠镜面。在新的虚构面上输入一个-200的厚度
值,保持镜面到像平面的总距离为-1000.0。现在单击“Tools”,“AddFoldMirror”,
然后设置“FoldSurface”为2,单击“OK”。
通过“Analysis”,“Layout”,“3DLayout”菜单
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